CF卡的IDE总线适配器设计

　　摘　要：CF卡使用FLASH作为存储媒介，无需供电也能保存资料，常用于数码照相机及其他的设备中，也可用作固态驱动器。本文介绍的简单适配器可将各种类型CF卡连结到PC机上，给出了CF卡的接口定义、适配器电原理图、器件参数。由于Windows Me 以上的操作系统自带CF卡的驱动程序，本适配器可以直接安装使用，不需要单独驱动程序。

　　CF卡的全称为“Compact Flash”卡，意为“标准闪存卡”，是早由Sandisk公司于1994年 推出的，Compact Flash技术是由Compact Flash协会（CFA）提出的一种与PC机ATA接口标准 兼容的技术，与计算机系统的连接非常方便。CF卡具有高速度、大容量、体积小、重量轻、 功耗低等优点，得到了广泛的应用，相机、掌上电脑、随身听上都可能用到闪存卡。如今以 柯达、佳能、尼康、奥林巴斯等影像巨头为组成的CF卡标准组织现有成员约250家，涵盖了几乎所有数码相机生产厂商，使用CF卡的数码相机产品已经超过300款。

　　CF卡使用FLASH作为存储媒介，无需供电也能保存资料，而且工作时耗电量也很低，3.3 V，5 V外电压通用，其耗电量只相当于传统存储设备如磁带、硬盘的3%或更低，适合用在移 动设备上。CF卡容量不断提升，目前CF卡存储容量达到2 G，存取速度也不断提高，目前快的CF卡约可以达到5 MB/s读和4 MB/s写的速度。

　　1CF卡工作原理及接口标准

　　CF卡由2个基本部分组成，如图1所示：控制芯片和闪存模块组，控制芯片用来实现与主机的连 接及控制数据在闪存模块中的传输，闪存用于存储信息。CF卡内部控制器设计完全模拟硬盘，的特色是兼容性好，无论采用多大容量的闪存芯片组，其外部接口都是标准的ATA/ID E接口，可以很容易地通过IDE接口与电脑连接，而且早已实现无驱动设计，使用非常方便。 由于CF卡内置控制器和仿硬盘的设计，也简化了CF卡适配器的设计。

　　CF卡控制器中包含2组寄存器：命令寄存器和控制寄存器。当CF卡工作在存储器方式时，按照ATA标准以寄存器方式传送数据、命令和地址，命令寄存器用来接受命令和传输数据，控 制寄存器用来进行磁盘控制，命令寄存器组的地址空间为1F0H～1FFH；当CF卡工作在I/O方 式时，控制寄存器组主要用于控制CF卡的工作方式，命令寄存器组被分配在与ATA标准兼容 的地址空间，地址空间为IF0H～1F7H和3F6H～3F7H。

　　CF卡与硬盘相似，但他没有机械结构，没有磁头和磁道的转换操作，因此在访问连续扇区时，操作速度比物理寻址方式快，操作以虚拟方式进行。CF卡的寄存器包括以下7种：

　　数据寄存器（R/W）用于对扇区的读写操作，主机通过该寄存器向CF卡卡控制器写入或从CF卡控制寄存器读出扇区缓冲区的数据；

　　错误寄存器（R）和特性寄存器（W）错误寄存器反映控制寄存器在诊断方式或操作方式下的错误原因。特性寄存器一般情况下不使用。

　　扇区数寄存器（R/W）记录读、写命令的扇区数目。

　　扇区号寄存器（R/W）记录读、写和校验命令指定的起始扇区号。

　　柱面号寄存器（R/W）记录读、写、校验和寻址命令指定的柱面号。

　　驱动器/磁头寄存器（R/W）记录读、写、校验和寻道命令指定的驱动器号、磁头号和寻址方式（CHS模式或LBA模式）。?

　　状态寄存器（R）和命令寄存器（W）状态寄存器反映CF卡驱动器执行命令后的状态，读该寄存器要清除中断请求信号，命令寄存器接收主机发送的CF卡工作的控制命令。

　　CF卡的扇区寻址有2种方式：物理寻址方式（CHS）和逻辑寻址方式（LBA）。物理寻址方式使用柱面、磁头和扇区号表示一个特定的扇区,起始扇区是0磁道、0磁头、1扇区，接下来是2扇区，一直到EOF扇区；接下来是同一柱面1头、1扇区等。逻辑寻址方式将整个CF卡统一寻址。逻辑块地址和物理地址的关系为：

　　LBA地址=(柱面号×磁头数+磁头号)×扇区数+扇区数-1Compact Flash协会制定的CF+/Compact Flash标准接口是50引脚，分成2排，每排25个。CF卡不是硬盘那样的针型接口而是50 mil(1.27 mm)的孔型接口，因此不容易被损坏，表1为 CF卡引脚定义。CF+是Compact Flash的衍生技术规格，物理规格和CF完全相同。但CF+卡并不是CF卡那样的ATA闪存存储器，而主要是I/O设备，如CF串口卡、CF蓝牙、CF USB卡、CF网卡、CF GPS卡、CF GPRS卡等。 CF卡分为2类：Type I和Type II，二者只在物理外型上有所区别（见图2为Type II型）。

　　2CF卡IDE总线接口适配器设计与制作

　　适配器电原理如图3所示。适配器主要由2个部分组成，K1是IDE BUS的联接器，K2是CF卡片的联接器。CF卡允许在3个不同的模式中使用，当CF卡联结器K2中引脚 9连接于GND时，CF卡是“真实 IDE”模式，在这个模式中，CF卡的外部特性同硬盘机的IDE 接口类似。

　　发光二极管D1使CF卡的读写过程可见，R1决定流过Ｄ1的电流，通常限定在10 mA左右。CF卡连接器引脚39经由电阻R2被连接到+5 V，这时CF卡在IDE BUS上当作mas ter使用。如果引脚39经由JP1置于地，CF卡片将会当作slave用在IDE BUS上。C1和C2为去耦电容器。

　　K3用来连接电源电压。CF卡只需要+5 V电压接地，可连接在PC机内开关电源剩余的电源连线上。

　　制作完成后，JP1应根据需要设置，如果在本机IDE接口上已经接有硬盘或CDROM，并且被配置成master，那么CF卡应配置成slave，否则CF卡应配置成master。

　　余下的问题是在计算机面板上选取一个空白的位置，设法固定适配器板。为防止CF卡插反，应选用带定位槽的CF卡插座。

　　3CF卡的使用

　　由于Windows 95以上的所有操作系统都内置PCMCIA接口的IDE硬盘控制器驱动程序，WindowsMe以上的操作系统也加入了对USB，IEEE1394接口移动磁盘的支持，所以只要为简单的接口控制器（转接器）加上CF卡，就可以直接在电脑上使用。

　　当次在计算机上连接CF卡片时，Windows会一个Driver新的装置正被安装，将会出现驱动器图标，而且驱动程序是自动安装的。在驱动器被安装后，Windows会自动识别CF卡片，如一种硬盘磁碟机，而且能以平常的方式读写文件。为了安全起见，只有当个人计算机断电时，才可插入或除去CF卡。

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